Baterías – Lo Básico

Debido a su alta densidad energética y satisfactoria densidad de potencia, los autobuses eléctricos modernos (BEBs) utilizan baterías de iones de litio. Estas baterías almacenan energía eléctrica en forma de energía química y la convierten en electricidad cuando se necesita. Las baterías de los BEBs están integradas en la estructura del autobús, generalmente ubicadas en la parte superior, inferior o trasera, dependiendo del fabricante del equipo original (OEM) del BEB. En comparación con los autobuses diésel, los BEBs son más eficientes en consumo de combustible debido a sus motores eléctricos, que incorporan frenos regenerativos y consumen menos energía que los motores diésel. La cantidad de energía restante en un paquete de baterías se conoce como el Estado de Carga (SOC, State of Charge, por sus siglas en inglés). Similar a un medidor de combustible en los vehículos convencionales, el SOC indica al conductor la energía restante.

En teoría, el SOC puede variar del 0% al 100% de la capacidad, pero en la práctica, existen límites mínimos y máximos establecidos para proteger la vida útil a largo plazo de la batería.

En la siguiente imagen, el límite inferior del SOC (representado por el color rojo) debe establecerse por encima del 0% para minimizar la degradación del rendimiento de la batería. Un nivel adicional inferior de SOC (representado por el color amarillo) también está reservado como respaldo para emergencias y retrasos imprevistos. El margen total para estos límites puede variar del 15% al 35%, dependiendo de los requisitos específicos.

Con la implementación de los límites mínimos y máximos, la energía utilizable (representada por el color verde) representa aproximadamente el 70% de la capacidad teórica de la batería al inicio de su primera vida útil.

Click para expandir. Tipo de energías de las baterías al principio de su vida útil. PEM Motion (2023)

Baterías al Final de su Vida Útil

La capacidad de la batería disminuye con el tiempo y el uso. A medida que las baterías pasan por ciclos de carga y descarga, sus estructuras físicas y químicas internas se deterioran. Las baterías experimentan envejecimiento de manera natural con el tiempo, independientemente del uso, pero la tasa de degradación aumenta con un uso más intensivo. Dado que las baterías para autobuses son una tecnología relativamente nueva y en rápida evolución, existe cierta incertidumbre respecto a su vida útil, aunque algunos fabricantes de autobuses ofrecen garantías de 12 años para estas baterías. Sus baterías típicamente, se considera que una batería ha llegado al final de su vida útil cuando retiene menos del 80% de su capacidad original, aunque este umbral puede ser tan bajo como el 60%.

La siguiente imagen muestra los límites del SOC para una batería cerca del final de su vida útil. La degradación de la batería también se acelera al mantener las baterías en un SOC alto. La vida útil de la batería del BEB se puede extender mediante: ciclar la batería a SOCs más bajos cuando sea posible, evitar SOCs altos cuando el BEB no esté en uso y/o reducir el límite superior del SOC. Por ejemplo, es mucho mejor para la vida de la batería ciclar una batería de BEB desde un SOC del 40% al 70% que cargarla con frecuencia desde un SOC del 60% al 90%.

Click para expandir. Tipo de energía de la batería al final de su vida útil (EOL). PEM Motion (2023)

Cuando una batería llega al final de su vida útil en aplicaciones BEB, típicamente retiene entre el 60% y el 80% de su capacidad original, lo que presenta oportunidades para aplicaciones de segunda vida antes del reciclaje. Es crucial reconocer que, una vez que una batería de iones de litio se ha degradado hasta el punto en que ya no es viable para ninguna aplicación, puede ser reciclada.

Conclusión

Entender la vida útil de las baterías en un autobús eléctrico es crucial para saber cómo usarlas correctamente, identificar los factores que afectan su longevidad y determinar cómo disponer de ellas al final de su vida útil, ya sea a través del reciclaje o encontrando usos alternativos.

Más adelante, explorará el tema con mayor profundidad y examinará el concepto de dar a las baterías una “segunda vida”.

Referencias

• Aamodt, A., Cory, K., & Coney, K. (2021) Electrifying Transit: A Guidebook for Implementing Battery Electric Buses. National Renewable Energy Laboratory. Recuperado de: Link